塑料齿轮光学投影检测

与金属齿轮相比，塑料齿轮的检测有所不同：一是目前塑料齿轮的模数较小(多为m≤1.5mm)、齿轮精度较低(多为国标9~10级以下)；二是对动力型塑料齿轮要求进行力学性能测试。本节只讨论塑料齿轮的几何尺寸及误差的检测，有关齿轮力学性能的测试从略

齿轮的光学投影检测

在国内外仪器仪表齿轮行业生产中，m≤1mm的小模数金属齿轮，长期广泛采用光学投影仪，通过透明齿廓样板对齿轮齿形、相邻和累积齿距误差进行投影放大比对检测。特别是在国内外手表生产厂家，光学投影检测至今仍是小模数齿轮和细小零件尺寸及误差的主要测量方法。特别是m≤0.2mm特小模数齿轮，采用齿轮检测仪器或量具，往往由于齿轮本体太小、齿间太狭窄，而无法进行直接测量；这种光学投影检测便成为最重要的检测手段。对于计时仪器用圆弧齿轮则更是不可替代的唯一可行的检测方法。这种间接检测方法的测量效率较高，检测精度只与投影样板的放大倍数与制作精度有关。不过目测的主观性也较大，但能满足精度要求不高的塑料齿轮的检测要求。另外，在注塑过程中，由于种种原因塑料齿轮分型面齿廓容易出现“跑边”(溢料)现象，这是齿轮啮合传动中所不允许的一种常见的模塑齿轮质量缺陷。通过光学投影检测，即可做到一目了然地及时发现和杜绝这类质量缺陷的存在。投影检测圆柱斜齿轮，必须采用具备有反射投影功能的仪器，但目测的清晰度不及直齿轮的投影检测高

投影样板的设计与制作

(1)投影样板放大倍数选定

根据齿轮齿廓尺寸及其精度要求和仪器投影屏幕尺寸，以及绘图设备(如瑞士SFM500样板铣床)的纵横坐标的移动范围，来确定投影样板的放大倍数。根据齿轮模数大小来选定投影样板齿形放大倍数：m≥0.5mm的片齿轮可选为10×、20×或50×；m＜0.5mm的片齿轮可选为20×、50×或100×。模数特小m≤0.1mm、少齿数手表齿轴可选为100×、200×。齿轴齿形放大图可画出全部轮齿；齿数较多的片齿轮只需画出其中的5颗轮齿齿形即可

(2)投影样板的制作

根据所采用的基板材料和齿形绘制方法的不同，有以下多种可供齿轮生产与检测选用的光学投影检测样板

1)玻璃投影样板

传统的投影样板及其母板均采用厚度2~3mm的透明玻璃作基板，有关这类投影样板及其母板的制作工艺。这种玻璃投影样板的精度较高，受温度的影响较小，在手表齿轮和精密零件生产中广泛使用。这种投影样板的制作工艺特别适合大批量生产和检测使用，因为一块母板可复制多块投影样板

2)有机玻璃投影样板

在仪器仪表齿轮生产中，可采用有机玻璃作基板制作投影样板。可在基板上直接绘制齿形，不需制作母板。但受环境温度的影响较大，要求在恒温条件下绘制和使用

3)透明胶片投影样板

在生产中还可采用透明胶片，在CNC精密绘图仪上按齿轮几何参数编程，直接绘制成齿形放大图。这种胶片投影样板放大图的几何精度较高，但受环境温度的影响大。在恒温、恒湿环境下，可供齿轮及零件检测使用

4)复印机用胶片投影样板

先在计算机上将齿轮齿形按所需放大倍数，精确绘制成CAD图形，而后采用激光打印机直接将复印机用胶片打印成投影样板。但这种投影样板的齿形精度取决于激光打印纵横坐标的运动精度，因此，投影样板齿形的精度较低，只适合模塑齿轮在工艺试模过程中的样件投影检测使用

(3)绘制投影样板齿形几何参数的设计计算

采用绘图设备手工操作绘制、精密绘图仪或激光打印机制作的齿形放大图，都需要事先提供齿轮齿廓的几何参数及其精确到小数点后五位数的坐标值。通常是采用几段圆弧对渐开线齿廓进行拟合，其代用圆弧与理论渐开线之间的偏离误差应小于0.5μm。此项计算工作均由齿轮设计者完成，先计算出绘图所需的尺寸和坐标值，后并通过计算机绘制出完整的CAD齿廓放大图。这种数据和CAD齿廓图还可直接用来线切割加工齿轮注射模型腔

计时仪器用圆弧齿轮实例齿形放大图

圆柱直齿渐开线齿轮实例一齿形放大图